در این پایان نامه برای پایدارسازی شبکه قدرت و میراسازی نوسانات فرکانس پایین، از کنترل کننده فازی استفاده خواهیم کرد. کنترل کننده فازی یک سیگنال کنترلی تکمیلی را به سیستم تحریک ژنراتور سنکرون، تزریق می کند تا نوسانات روتور را میرا کند. در این پایان نامه ابتدا عملکرد کنترل کننده پیشنهادی در یک شبکه یک ماشینه بررسی خواهد شد، که در آن از سه نوع کنترل کننده فازی استفاده می شود، و در مرحله بعد از کنترل کننده فازی در یک شبکه دو ناحیه ای چهار ماشینه استفاده خواهد شد، که به منظور بررسی پاسخ دینامیکی، در هر دو حالت از اتصال کوتاه سه فازی استفاده خواهد شد. برای مقایسه میزان مقاوم بودن کنترل کننده فازی با پایدارساز سیستم قدرت (pss) در برابر تغییرات نقطه کار، دو حالت در نظر گرفته می شود، در ابتدا زمان وجود اتصال کوتاه در شبکه را افزایش می دهیم تا شبکه به مرز ناپایداری برسد. و در مرحله بعد مکان وقوع اتصال کوتاه را در شبکه تغییر می دهیم. به این منظور در شبکه دو ناحیه ای چهار ماشینه در یک حالت اتصال کوتاه سه فاز را در ناحیه 1 قرار داده، و در حالت دیگر اتصال کوتاه سه فاز را در ناحیه 2، قرار خواهیم داد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دهنده عملکرد بسیار خوب کنترل کننده پیشنهادی در پایدارسازی شبکه قدرت در برابر اغتشاشات و تغییرات نقطه کار شبکه در مقایسه با pss می باشد.

تکنولوژی تولیدات پراکنده همانند پیل سوختی ، انرژی خورشیدی ، توربین بادی ، توربین گازی، توربین احتراقی و موتورهای دیزلی در آینده نزدیک نقش بسیار مهمی را در زندگی ما ایفا خواهند نمود. در بین سیستم های تجدیدپذیر، نیروگاه های بادی و پیل های سوختی به شدت مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، این منابع انرژی های نو زمانی که به صورت منابع انرژی مجزا استفاده می شوند، دارای نقاط ضعف هایی می باشند. یکی از مهمترین موضوعاتی که طراحان و استفاده کنندگان از انرژی های باد با آن روبرو هستند این است که این سیستم ها به شدت به وضعیت آب و هوایی بستگی وابسته اند که باعث غیرقابل پیش بینی بودن توان آن ها می گردد. برای غلبه بر این مشکل منابع تولید توان بادی را می توان با دیگر منابع تولید توان جایگزین، ترکیب نمود. پیل های سوختی منابع تولید توان استاتیکی می باشند که از هیدروژن و اکسیژن برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی استفاده می کنند. از آنجایی که مهمترین نقطه ضعف پیل های سوختی دینامیک آهسته آن ها می باشد. بنابراین برای بهبود حالت گذرای سیستم هیبریدی، کاهش هزینه و حجم، حضور اجزای ذخیره کننده انرژی همچون باتری ها و خازن های بسیار بزرگ برای سیستم های هیبریدی ضروری خواهد بود. در این پایان نامه در ابتدا یک روش کنترلی جدید بر اساس عملکرد پیل های سوختی در نقطه کار بهینه مطرح می شود. سپس در ادامه یک روش جدید برای مدیریت توان سیستم های هیبریدی پیل سوختی/ بادی/ بانک باتری به همراه الکترولایزر و تانک ذخیره هیدروژن ارائه می گردد و در انتها یک روش کنترلی جدید برای کنترل فرکانس سیستم های هیبریدی بر اساس هماهنگی بین پیل های سوختی و خازن های بسیار بزرگ بیان می گردد

توزیع اقتصادی بار نقش مهمی را در بهره برداری سیستم های قدرت مدرن امروزی ایفا می نماید. هدف اصلی در این مسئله، کمینه کردن هزینه سوخت واحدهای تولیدی با درنظر گرفتن محدودیت های تساوی و نامساوی می باشد. توزیع افتصادی بار یک مسئله بهینه سازی ناهموار می باشد در صورتی که در تابع هزینه سوخت اثر شیر بخار، مناطق ممنوعه و اثر چند سوختی در نظر گرفته شود. برای حل این مسائل روش های بهینه سازی تکاملی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. الگوریتم اجتماع ذرات یکی از این روش هاست که از حرکت دسته جمعی انواع پرندگان یا ماهیان الهام گرفته است. این الگوریتم وابستگی شدیدی به پارامترهایش دارد و اغلب به نقاط بهینه محلی همگرا می شود. به منظور حل این مشکلات در این تحقیق از یک عملگر جهش جدید استفاده شده است. همچنین پارامترهای داخلی الگوریتم را با استفاده از سیستم های فازی بر مبنای اگر- آنگاه تنظیم می شود. بنابراین روش جدیدی تحت عنوان اجتماع ذرات فازی اصلاح شده برای حل مسائل غیرمحدب توزیع اقتصادی بار پیشنهاد شده است. به منظور اعتبار سنجی روش پیشنهاد شده بر روی چندین سیستم تست پیاده سازی می شود. نتایج بدست آمده توانایی بالای روش را نشان می دهد. توزیع اقتصادی بار نمی تواند نیازمندی های زیست محیطی را برآورده سازد. مسئله توزیع اقتصادی- آلودگی بار هر دو تابع هدف هزینه سوخت و آلودگی را به منظور رسیدن به یک مصالحه بهینه در نظر می گیرد. روش های مختلفی برای حل مسائل بهینه سازی چند هدفه وجود دارد. در این تحقیق از یک روش تعامل فازی برای حل مسئله دو هدفه توزیع اقتصادی- آلودگی بار استفاده شده است. به علاوه از الگوریتم پیشنهادی با محتوای پرتو بهینه نیز برای حل این مسئله استفاده شده است. سرانجام از دو سیستم استاندارد ieee و یک سیستم تست با ابعاد بزرگ برای ارزیابی روش پیشنهادی استفاده می نمائیم.

در سالهای اخیر با پیشرفتهای بعمل آمده در تکنولوژی پردازش داده و ارسال آن، شرکتهای توزیع هر چه بیشتر علاقمند به استفاده از سیستم های اتوماسیون توزیع شده اند. یکی از کاربردهای بسیار موثر اتوماسیون، تجدید آرایش شبکه توزیع می باشد. تجدیدآرایش عبارت است از تغییر آنلاین در وضعییت سوئیچ های شبکه به منظور: کاهش تلفات، کاهش انحراف ولتاژ باس ها از مقدار نامی و... با در نظر گرفتن قیود مساوی و نامساوی. در سالهای اخیر تحت عنوان ”تجدید ساختار“ اقدامات مختلفی برای بهینه سازی و تغییر ساختار سیستمهای قدرت از ساختار سنتی به ساختاری جدید صورت گرفته است. در این راستا مسایلی همچون پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت واحدهای تولیدی کوچک، کاهش آلودگی محیط زیست، مشکلات در احداث خطوط انتقال جدید و همچنین بالا بودن راندمان منابع تولیدی کوچک همچون منابع تولید همزمان حرارت و برق، باعث شده که مصرف کنندگان و شرکتهای توزیع به استفاده بیشتر از تولیداتی تحت عنوان تولیدات پراکنده که عمدتاٌ به شبکه های توزیع متصل می شوند و نیازی به خطوط انتقال ندارند، تشویق گردند. بنابراین با افزایش استفاده از تولیدات پراکنده و همچنین مسأله ی خرید و فروش انرژی الکتریکی لازم است تاثیر این تولیدات بر شبکه های توزیع مورد بازنگری مجدد قرار گیرند. یکی از مهمترین مسائلی که در شبکه های توزیع می تواند تحت تأثیر تولیدات پراکنده قرار گیرد، مسئله ی تجدیدآرایش است. هدف این پایان نامه، بررسی و ارایه راهکارهای مناسب برای انجام تجدید آرایش در شبکه های توزیع با در نظر گرفتن اثر تولیدات پراکنده می باشد. نظر به اینکه تجدید آرایش یک مسئله بهینه سازی ترکیبی است، لذا روش تکاملی جدیدی بر مبنای الگوریتم قورباغه ی بهبود یافته که دارای سرعت همگرایی و زمان پاسخ خیلی بهتری نسبت به روشهای تکاملی دیگر می باشد، ارایه شده است. در نهایت نیز نتایج ناشی از روش ارائه شده با نتایج بدست آمده از روشهای دیگر برروی سه سیستم تست ieee، مقایسه و ارزیابی شده است.

امروزه مسائلی همچون پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت واحدهای تولیدی کوچک، کاهش آلودگی محیط زیست، مشکلات در احداث خطوط انتقال جدید و همچنین بالا بودن راندمان منابع تولیدی کوچک باعث شده که مصرف کنندگان و شرکتهای توزیع به استفاده بیشتر از تولیداتی تحت عنوان تولیدات پراکنده که عمدتاٌ به شبکه های توزیع متصل می شوند و نیازی به خطوط انتقال ندارند، تشویق گردند. پیل های سوختی در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. از آنجا که پیل های سوختی معمولاً به شبکه توزیع متصل می شوند، تأثیر آنها روی شبکه ی توزیع بیشتر از سایر بخش های سیستم قدرت است. یکی از مهمترین مسائل شبکه های توزیع، مدیریت بهره برداری بهینه است که پیل های سوختی می توانند روی آن اثر بگذارند. از آنجا که بهره برداری بهینه در شبکه های توزیع یک مسئله ی بهینه سازی غیرخطی می باشد، جواب بهینه می تواند از طریق یک الگوریتم تکاملی بدست آید که ما از الگوریتم های تکاملی جدید و کارایی چون الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات و بهینه سازی جفت گیری زنبور عسل استفاده خواهیم کرد. روش متداول برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه تبدیل آنها به یک مسئله ی تک هدفه است که با استفاده از ضرایب تعریف شده توسط بهره بردار صورت می پذیرد. این تبدیل توسط ضرایب وزنی شامل کاستی هایی می باشد. روش ارائه شده شامل یک ذخیره کننده با اندازه مشخص است که جوابهای نامغلوب را ذخیره می کند.

تولیدات پراکنده، منابع انرژی الکتریکی پاک، بی صدا و قابل اطمینانی هستند. جهت بالا بردن راندمان این ژنراتورها باید آنها در شبکه توزیع قرار گیرند. جایابی بهینه تولیدات پراکنده باعث کاهش توابع هدفی مثل تلفات سیستم توزیع، هزینه تولید انرژی الکتریکی، انحراف ولتاژ و آلودگی می شود. به علت توسعه بیشتر در تکنولوژی واحدهای انرژی خورشیدی ، توربین بادی و پیل سوختی ، فقط این ژنراتورها در جایابی در نظر گرفته شده اند. در این پایان نامه، یک الگوریتم بهینه سازی چند هدفه جهت بدست آوردن مکان و اندازه بهینه تولیدات پراکنده در شبکه توزیع ارائه شده است. توابع هدف شامل کمینه کردن هزینه ها، تلفات و آلودگی در سیستم توزیع و بهینه کردن پروفیل ولتاژ است. این مسئله بهینه سازی چند هدفه توسط الگوریتم بهبود یافته زنبور عسل حل می شود. از آنجایی که توابع هدف از یک جنس نیستند از روش دسته بندی فازی استفاده شده است. این الگوریتم بر روی یک شبکه توزیع استاندارد پیاده سازی شد و نتایج بدست آمده نشان داد که جایابی انجام شده جهت بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش هزینه ها، آلودگی و تلفات سیستم توزیع مناسب است. مهمترین شاخص این الگوریتم دقت و سرعت محاسباتی آن است.

با گسترش روزافزون مصرف انرژی در دنیا، توسعه شبکه های قدرت امری ضروری به حساب می آید، اما ایجاد خطوط انتقال جدید مستلزم صرف زمان و هزینه های گزاف بوده و لذا در صورت امکان استفاده از همان خطوط با ظرفیت انتقال بالاتر بسیار مقرون به صرفه می باشد. در همین راستا در سال های اخیر با معرفی سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (ادوات facts) به شبکه های قدرت استفاده از آن ها به خصوص در کشورهای صنعتی جهت بهره وری بیشتر از خطوط انتقال متداول شده است. در این پایان نامه سعی شده، این مسئله نشان داده شود که با استفاده از این ادوات، می توان با کنترل پخش بار در شبکه، به کاهش قیمت تمام شده انرژی، کاهش آلودگی زیست محیطی ناشی از تولید برق، کاهش تلفات، کاهش انحراف ولتاژ و بهبود پروفیل ولتاژ کمک نمود تا بدون تغییرات اساسی در شبکه، انتقال توان در شبکه به نحو صحیحی مدیریت شود و عملکرد سیستم بهبود یابد. لازم به ذکر است که در این پایان نامه برخی از ادوات facts شامل کنترل کننده یکپارچه توان، جبران کننده استاتیکی سنکرون و خازن سری کنترل شونده با تریستور مورد مطالعه قرار گرفته اند. به دلایل اقتصادی و برای استفاده بهینه از ظرفیت این ادوات، لازم است که مکان مناسب این ادوات در شبکه مشخص شود همچنین پارامترهای آن ها نیز باید به نحو صحیحی تنظیم و بهینه شوند. برای حل این مسئله روش های بهینه سازی بسیاری مورد توجه محققان قرار گرفته است، که در سال های اخیر روش های بهینه سازی تکاملی بیشتر در این زمینه به کار گرفته شده اند. اصولاً این مسئله بهینه سازی تحت یک سری قیود معادله ای و نا معادله ای انجام می پذیرد. قیود معادله ای سیستم بر اساس نوع مدل انتخابی برای شبیه سازی شبکه و قیود نامعادله ای با توجه به محدودیت های فیزیکی و عملکردی موجود در سیستم تعیین می گردند. در این پژوهش برای حل همزمان اهداف ارایه شده از روش پرتوی بهینه استفاده شده است. لازم به ذکر است که برای حل مسئله ارایه شده روش تکاملی جدیدی بر مبنای الگوریتم تجمع ذرات بهبود یافته که از مزایای روش فازی برای تنظیم پارامترها و روش جهش برای افزایش تنوع در جمعیت تشکیل شده بهره می برد ارایه شده است،که دارای سرعت همگرایی و پاسخ بهتری نسبت به دیگر روش های تکاملی می باشد. در پایان نتایج بدست آمده از روش ارایه شده با نتایج روش های دیگر بر روی شبکه 57 , 30 باس استاندارد مقایسه و ارزیابی شده است.

در این پایان نامه مدل سازی و کنترل ژنراتور القایی دوسوتغذیه (dfig) به همراه توربین بادی سرعت متغیر در حالت متصل به شبکه انجام شده است. مدل دینامیکی سیستم مذکور در دستگاه مرجع سنکرون d-q شبیه سازی شده است. همچنین یک روش کنترل توان راکتیو به منظور تثبیت ولتاژ در مکان های دور از شبکه قدرت، ارائه شده است. در این روش توان راکتیو تولیدی مبدل های منبع ولتاژ (vscs) به گونه ای کنترل می شود که dfig و مبدل ها از شرایط نامی خود تجاوز نکند. علاوه براین، یک مزرعه بادی با ژنراتورهای القایی دوسوتغذیه در چند ساختار بررسی و شبیه سازی شده است. همچنین روشی جدید برای کنترل سرعت و توان dfigها، به منظور دریافت بیشینه توان از باد، استفاده شده است. در ابتدا، یک لینک dc مشترک برای dfig ها در نظر گرفته شده و این لینکdc از طریق یک مبدل به شبکه وصل و تثبیت می شود. بنابراین در تعداد مبدل ها نسبت به توربین های بادیdfig متعارف صرفه جویی شده است. سپس، در لینک dc یک باطری فرض شده است و بنابراین از قابلیت کنترل توان اکتیو مبدل سمت شبکه برای جبران سازی نوسانات توان اکتیو خط انتقال استفاده شده است. همچنین استفاده از مبدل سری در مزرعه بادی به عنوان یک مورد مطالعاتی بررسی شده است. هدف نهایی این پایان نامه، طراحی مطلوب کنترل کننده های dfig در ساختارهای مختلف پیشنهادی، در راستای دریافت بیشینه توان از انرژی باد، و بهبود کیفیت توان می باشد. شبیه سازی ها توسط نرم افزارهای pscad/emtdc و matlab/simulink انجام شده و نتایج آن، صحت عملکرد ساختارهای کنترلی جدید در بهبود پارامتر های کیفیت توان (مثل جبران سازی کاهش ولتاژ، افزایش ولتاژ و فلیکر) را نشان می دهد.

منابع انرژی های نو، جهت تامین توان مورد نیاز بار در موقعیت های متفاوت، لازم است که با یکدیگر به طور مناسب ترکیب و کنترل شوند. در این پایان نامه، تمرکز اصلی بر روی ترکیب فتوولتائیک، سلول سوختی و توربین بادی می باشد تا توان مورد تقاضای بار را تامین کنند. در این راستا یک سیستم ترکیبی شامل فتوولتائیک، سلول سوختی و توربین بادی طراحی و شبیه سازی می گردد. زمان هایی که توان تولیدی فتوولتائیک و توربین بادی بیش از توان مورد تقاضای بار است، مقداری از توان تولیدی، صرف توان مورد نیاز بار شده و مابقی توان، به مصرف الکترولایزر می رسد تا جهت سوخت مصرفی سلول سوختی، هیدروژن تولید شود. زمانی که فتوولتائیک و توربین بادی نتوانند توان مورد نیاز بار را تامین کنند، سلول سوختی مابقی توان مورد نیاز بار را تامین می کند و اگر توان مورد نیاز بار بیش از توان تولیدی سلول سوختی، توربین بادی و فتوولتائیک باشد، بانک خازنی مابقی توان مورد نیاز بار را تامین خواهد کرد. بخش اصلی این پروژه، هایبرید کردن منابع تولید انرژی با سلول سوختی با استراتژی ذخیره سازی توان برای یک شبکه مستقل از شبکه اصلی می باشد. در این پایان نامه تمام مدل های دینامیکی سلول سوختی، فتوولتائیک و توربین بادی نیز بیان شده اند. به علاوه، سه روش کنترل فرکانس (کنترل تناسبی، خمیدگی و خمیدگی بهبود یافته) در یک شبکه مستقل از شبکه ترکیبی با سیستم های تولید توان انرژی های نو انجام شده اند. همچنین، عملکرد این سیستم تحت موقعیت های مختلف وزش باد، تابش خورشید و بار بررسی شده است.

یکی از اساسی ترین موضوع های مورد بحث در توربین های بادی ژنراتور القایی، بهبود پایداری ولتاژ و تثبیت فرکانس است. هدف از این پایان نامه، طراحی جبران ساز یکپارچه کیفیت توان به منظور کنترل مستقل فرکانس و ولتاژ در توربین های بادی می باشد. طراحی سیستم کنترل جبران ساز به دو حالت عمده، اتصال توربین های بادی به شبکه و مستقل از شبکه انجام می شود. در حالت اتصال به شبکه، دو ساختار متمایز جهت اتصال توربین های بادی به شبکه توسط جبران ساز بیان شده است که این دو ساختار با حالت اتصال مستقیم توربین به شبکه در زمان وقوع اتصال کوتاه و فروپاشی ولتاژ مقایسه می شوند و فروپاشی ولتاژ ناشی از افزایش شدید بار است. در ادامه طراحی سیستم کنترل جبران ساز در حالت مستقل از شبکه بررسی می شود. در این حالت از هایبرید توربین بادی با پیل سوختی به منظور تامین توان بار استفاده شده است. در واقع هدف از استفاده از جبران ساز در این حالت تثبیت ولتاژ و فرکانس شبکه با استفاده از کنترل توان توربین های بادی می باشد.

حضور واحدهای تولید پراکنده در سراسر جهان در حال افزایش است. باتوجه به پایین بودن ثابت اینرسی این تولیدات، پایداری گذرای آن ها در شبکه یک از مسائل مهمی است که می بایست مورد ارزیابی قرار بگیرد. ازطرف دیگر بحث پایداری ولتاژ شبکه ی توزیع با حضور این تولیدات نیز همواره مورد توجه بوده است. در این پایان نامه، یک مسئله ی بهینه سازی چند هدفه برمنبای روش پرتو، برای مکان یابی و مقداردهی چند میکروتوربین در شبکه ی توزیع ارائه گردیده است. توابع هدف این مسئله بهبود شاخص های مربوط به پایداری گذرا ، تلفات توان و پروفیل ولتاژ در شبکه می باشند. برای محاسبه ی شاخص پایداری گذرا، نرخ احتمال وقوع خطا در نقاط مختلف شبکه در نظر گرفته شده است. همچنین مدل سازی بار در هردوحالت توان ثابت و وابسته به ولتاژ انجام می شود. به منظور بدست آوردن راه حل های بهینه پرتو مسئله ی بهینه سازی، از یک الگوریتم تکاملی جدید با ترکیب الگوریتم های بهینه سازی توده ذرات (pso) و جهش قورباغه (sfl) استفاده شده است. در ادامه ارزیابی و تحلیل پایداری ولتاژ با رسم منحنی های pv در سناریوهای گوناگون برای نتایج بدست آمده از مسئله ی بهینه سازی، انجام شده است. برای پیاده سازی مسئله، از شبکه ی توزیع شعاعی 33باسه استفاده گردیده و به منظور بدست آوردن پاسخ های دقیق تمای شبیه سازی ها در نرم افزار پیشرفته سیستم های قدرت digsilent® powerfactory انجام می شود.

نفوذ واحدهای تولید پراکنده در شبکه توزیع رو به افزایش می باشد و انتظار می رود تولیدات پراکنده نقش کلیدی در سیستم های قدرت و بازار رقابتی برق داشته باشد. هنگامی که ضریب نفوذ تولیدات پراکنده در شبکه توزیع پایین می باشد مشکل خاصی در شبکه پیش نمی آید. اما هنگامی که ضریب نفوذ تولیدات پراکنده بالا می رود نیاز مبرمی به برنامه ریزی مناسب اتصال تولیدات پراکنده و توجهات ویژه می باشد. از این رو در این پایان نامه یک مسئله چند هدفه با استفاده از راهکار پرتو برای انتخاب نوع، مکان، مقدار و زمان سرمایه گذاری تولیدات پراکنده ارائه شده است. توابع هدف مورد نظر در مسئله، سه دسته تابع هدف فنی، اقتصادی و محیط زیستی می باشند. طرح های کنترلی هوشمند نیز که انتظار می رود بخشی از شبکه های هوشمند آینده باشند، برای حصول جواب های بهتر در مسئله به کار گرفته شده اند. قیود اعمال شده در مسئله، محدودیت ولتاژ فیدرها، بارگذاری فیدرها و سطح اتصال کوتاه شبکه می باشد. به علاوه برای داشتن یک مدل دقیق و قابل پیاده سازی از مدل بارهای وابسته به ولتاژ استفاده شده است. برای حل مسئله بهینه سازی چند هدفه از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات استفاده شده است و جواب نهایی نیز با استفاده از روش فازی انتخاب می گردد. مدل ارائه شده بر روی دو شبکه توزیع شعاعی استاندارد مورد آزمایش قرار می گیرد و شبیه سازی ها و برنامه نویسی ها در نرم افزار قدرتمند digsilent® powerfactory انجام می شود.

یکی از معایب پیل های سوختی این است که فرایند تولید توان (که یک فرایند شیمیایی است) در آنها به کندی صورت می‏گیرد‏. در این پایان‏نامه ابتدا یک مدل دینامیکی مناسبی جهت مدل کردن پیل سوختی در نرم‏افزار digsilent که یکی از قدرتمندترین ابزار جهت شبیه‏سازی سیستم های قدرت گسترده می‏باشد‏‏ از منابع استخراج شده و سپس مدل مربوطه در این نرم‏افزار شبیه سازی شده است. همچنین جهت بهبود عملکرد دینامیکی پیل سوختی و پوشش دادن تاخیر عملکردش، از یک سیستم تولید توان ترکیبی استفاده شده است که شامل پیل سوختی، باطری، کانورتر، اینورتر و راکتورهای سری می‏باشد‏‏. در این سیستم ترکیبی باطری به عنوان المانی که دارای پاسخ سریعی می‏باشد‏‏ پاسخ دینامیکی کند پیل سوختی را جبران می‏کند‏. در ادامه تاثیر و رفتار پیل سوختی بر روی سیستمی که متشکل از یک توربین گازی با عناصر avr و گاورنر می‏باشد بررسی شده است. بعد از آن تاثیر پیل سوختی در یک شبکه‏ی نمونه‏ مورد مطالعه قرار گرفته است.

اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان دو نوع متداول از اینورترها می باشند که امروزه کاربردهای صنعتی فراوانی دارند. اما با وجود استفاده گسترده، این اینورترها دارای نقاط ضعفی نیز هستند. مثلاً، اینورتر منبع ولتاژ، کاهنده و اینورتر منبع جریان، افزاینده ولتاژ هستند و هیچ یک از این دو نمی توانند همزمان کاهنده- افزاینده باشند. برای غلبه بر این مشکل و بسیاری از مشکلات دیگر اینورترهای رایج، در سال 2002، ساختار جدیدی تحت عنوان اینورتر منبع امپدانس توسط پنگ ارائه شد. این پایان نامه سعی بر آن دارد تا با بررسی و مطالعه دقیق اینورتر منبع امپدانس، راهکارهای جدیدی را برای بهبود عملکرد آن ارائه دهد.

بخش های تولید، انتقال و توزیع سه قسمت اصلی یک سیستم قدرت را تشکیل می دهند. در این سیستم ژنراتور های سنکرون انرژی الکتریکی را تولید و از طریق خطوط انتقال به توزیع منتقل می نمایند. روند رو به اتمام ذخیره های سوخت فسیلی، ظرفیت محدود خطوط، کاهش تلفات و آلودگی محیط زیست و توجه به مسائل اقتصادی از عوامل رویکرد به سمت منابع انرژی نو از جمله توربین های بادی می باشد. در این توربین ها انرژی باد پره های توربین را می چرخاند و باعث چرخش محور ژنراتور متصل به آن می شود. تغییرات انرژی باد و نامعینی های مرتبط با آن موجب تغییر توان خروجی الکتریکی توربین بادی می گردد و موجب بروز مشکلاتی از قبیل نوسان ولتاژ و فلیکر و تغییرات مربوطه و نوسان توان در کیفیت توان می گردد. در این راستا پیش بینی سرعت باد و توان خروجی توربین بادی به منظور هماهنگی با وضعیت تولید شبکه و همچنین بهبود کیفیت توان شبکه که می تواند به وسیله جبران کننده های توان صورت پذیرد از اهمیت خاصی بر خوردار می باشد. در این پایان نامه از الگوریتم های داده کاوی به منظور ساخت یک مدل برای پیش بینی کوتاه مدت سرعت باد و پیش بینی توان دریافتی توربین بادی استفاده شده است. الگوریتم استفاده شده بر اساس سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی (anfis) بوده که با الگوریتم های موجود دیگر مقایسه گردیده است. در ادامه همچنین روشی برای پیش بینی توان خروجی توربین بادی مبتنی بر خوشه بندی ارائه گردیده است. مقایسه روش های مختلف داده کاوی و نقاط قوت وضعف هر یک از روش ها مورد بررسی قرار گرفته است.

توربین بادی یکی از انواع تکنولوژی های تولیدات پراکنده است که در سال های اخیر بخصوص در کشور ما بسیار مورد توجه قرار گرفته است. توان تولید شده توسط این منبع تابع شرایط محیطی و سایر عواملی است که نمی توان وضعیت تولید توان را بطور دقیق تعیین نمود، بنابر این ممکن است باعث بروز مشکلاتی در شبکه شود. عدم توانائی در پیش-بینی دقیق توان تولیدی توربین بادی و وجود تغییرات در این پارامتر و همچنین نامشخص بودن برخی پارامترهای داخلی توربین، موجب شد تا در این تحقیق پیش بینی توان خروجی توربین بادی را دنبال کرده و با اجرای چند مدل پیش بینی شبکه عصبی، دقت پیش بینی آن ها را تعیین کرده و با یکدیگر مقایسه کنیم. در ادامه به منظور دستیابی به مدلی با کارایی بیشتر، از ترکیب الگوریتم تکاملی ژنتیک با سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی، مدلی برای پیش بینی توان خروجی توربین بادی ارائه شد که نتایج شبیه سازی نشان دهنده دقت بیشتر این مدل نسبت به مدل غیر اصلاح شده آن در این تحقیق است. کنترل زاویه چرخش پره توربین یک بخش مهم در توربین های سرعت متغیر است و با کنترل زاویه پره توربین، توان آیرودینامیکی که به سمت ژنراتور جاری می شود تنظیم می گردد. به همین منظور در انتها به بررسی چند سیستم کنترل زاویه چرخش پره توربین پرداخته و سیستمی معرفی شده است که در صورت استفاده از مدل های مطرح شده برای پیش-بینی توان خروجی، بتوانند توان خروجی توربین را با دقت مناسب تری پیش بینی نمایند.

ازآنجاکه درصد قابل توجهی از مصرف کننده ها به صورت مستقل از شبکه اصلی تغذیه می شوند، لازم است مطالعات جامع و گسترده ای در تحلیل این ریز شبکه ها صورت گیرد. از طرف دیگر در طراحی اولیه این ریز شبکه ها نیز به دلیل محدود بودن منابع انرژی، مدیریت توان انتقالی از تولیدکننده ها به مصرف کننده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین دستیابی به ولتاژ و فرکانس ثابت در سمت بار و توانایی کنترل توان به منظور بهره وری بیشتر از تمام منابع تولید پراکنده موجود در دو مبحث طراحی و عملکرد از اهمیت قابل توجهی برخوردار می باشد. این متغیرهای کنترلی می تواند توسط یک واسط الکترونیک قدرت کنترل شود.

از آنجا که استفاده از انرژی های تجدید پذیر و در سرلوحه آنها، انرژی باد در چند دهه اخیر از جنبه های اقتصادی، زیست محیطی و سیاسی مورد توجه بسیار قرار گرفته است، لازم است در زمینه های مختلف علمی مرتبط با آنها تحقیقات وسیعی انجام شود. در این رساله از پهنای وسیع مباحث مرتبط و ضروری، حفاظت تجهیزات الکترونیک قدرت و الزامات مربوطه در توربین های باد مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مروری بر انواع خطاها و روش های تشخیص خطا در توربین های باد و به خصوص خطاهای مرتبط با مبدل های الکترونیک قدرت انجام شده است و سپس مدل مناسب مطالعات شامل مدل توربین، مبدل های الکترونیک قدرت و ژنراتور القایی تغذیه دوگانه تهیه گردیده است. در این مدل از کنترل کننده ردیاب قله توان استفاده شده است که نوسانات توان در آن با تئوری کنترل بهینه کاهش یافته است. همچنین از آنجا که تحلیل مولفه های فرکانسی از ابزارهای قوی تشخیص خطا است، یک مدل هارمونیکی تحلیلی جدید ارائه گردیده است که توسط آن می توان علاوه بر مولفه فرکانسی، دامنه مولفه های فرکانسی را می توان در این مدل محاسبه نمود. در ادامه، الزامات اتصال توربین های باد به شبکه مطالعه شده است و سپس هماهنگی حفاظتی الزام عبور از خطا با حفاظت اضافه جریان بررسی شده است. در فصل انتهایی دو طرح حفاظتی ابتکاری کلیدهای الکترونیک قدرت شامل طرح حفاظتی هارمونیکی و طرح حفاظتی مبتنی بر ساختار مبدل ارائه گردیده است که علاوه بر حفاظت، توانایی هایی نظیر حفظ پایداری و پیوستگی تولید را ایجاد می نمایند. همچنین طرح تشخیص خطای اتصال حلقه حفاظت دیفرانسیلی برای ژنراتور القایی تغذیه دوگانه ارائه گردیده است.

در این پایان نامه، اتصال ژنراتور سنکرون آهن ربای دائم در سیستم تبدیل انرژی باد به شبکه ac مورد بررسی قرار می گیرد. یک سیستم تبدیل انرژی باد از سه بخش عمده تشکیل شده است، که شامل توربین بادی، ژنراتور و سیستم مبدل واسط می باشد. معادلات دینامیکی حاکم بر توربین بادی و ژنراتور سنکرون آهنربای دائم توضیح داده شده است. در سیستم های تبدیل انرژی باد، هدف کنترل ژنراتور و انتقال توان تولیدی آن به شبکه، با حفظ پایداری سیستم می باشد. تقریباً تمام مراحل کنترلی سیستم و پایداری آن توسط سیستم مبدل واسط انجام می شود. روش های کنترلی مختلفی را می توان به این مبدل های واسط اعمال نمود. در این پایان نامه از روش کنترل برداری برای کنترل سیستم تبدیل انرژی باد استفاده شده است، روش کنترل برداری برای حالت های مختلف در یک سیستم سه فاز تعریف شده است. اعمال روش کنترل برداری به یک سیستم مبدل منبع ولتاژ که به شبکه ac متصل می-باشد، نشان داده شده است. در نهایت اتصال ژنراتور سنکرون آهن ربای دائم به شبکه ac با روش کنترل برداری توضیح داده شده است. با استفاده از روش کنترل برداری می توان کمیت های سینوسی در سیستم را به مقادیر dc تبدیل نمود و بر این اساس طراحی جبران سازها برای کنترل سیستم و دست یابی به اهداف مورد نظر ساده تر می شود. نتایج شبیه سازی تاثیر روش های کنترلی بر روی پایداری و عملکرد سیستم را نشان می دهد.

چکیده ندارد.